L’étude des propriétés quantiques de la matière requiert le développement de systèmes de détection de haute résolution à la fois énergétique et temporelle. Dans ce travail, les chercheur.euse.s de l’équipe Physique mésoscopique en collaboration avec l’ENS Lyon, le LPS Saclay et le C2N ont mis à profit les propriétés de l’effet Hall quantique afin de réaliser un détecteur de rayonnement électromagnétique. Le détecteur est un interféromètre de Fabry-Perot électronique, exploitant la propagation balistique des ondes électroniques le long des canaux de bord et utilisant des contacts ponctuels quantiques comme lames séparatrices à électrons. Au sein de l’interféromètre, une onde électromagnétique interagit avec un pulse de courant monoélectronique, conduisant à une modification de la phase de la fonction d’onde de l’électron. La mesure du déphasage en sortie de l’interféromètre permet de remonter directement à l’amplitude du rayonnement électromagnétique.
Les chercheur.euse.s montrent que ce nouveau détecteur a une sensibilité de l’ordre de quelques dizaines de photons et une résolution temporelle de l’ordre de la dizaine de picosecondes. Ce travail établit une preuve de principe expérimentale pour le développement d’un radar quantique qui permettrait de sonder les propriétés quantiques singulières du rayonnement électromagnétique dans les systèmes mésoscopiques telles que celles présentes dans les états comprimés ou les états de Fock.
Illustration du principe de l’interférométrie Fabry-Perot basée sur l’effet Hall quantique
En savoir plus :
https://www.nature.com/articles/s41565-025-01888-2
Informations complémentaires:
Laboratoire de physique de L’École normale supérieure (LPENS, ENS Paris/CNRS/Sorbonne Université/Université de Paris)
Auteur correspondant : Gerbold Ménard
Communication contact : L’équipe de communication